【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管道漏磁检测，尤其涉及油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统。
技术介绍
1、随着社会发展，我国油气管道总里程数日益庞大，新建管道数量日益增多，由于油气管道输送的介质析出及油气管道自身发生腐蚀都容易产生缺陷损伤，缺陷损伤会使油气管道结构强度下降，在内压或外部荷载作用下易发生破裂，造成巨大的经济损失。因此，对重点管道部分进行长期的实时无损缺陷检测，以减少管道破裂、泄露等事故的发生，成为日需强烈的问题。漏磁检测作为管道检测的主流检测技术，可以对管道已形成和未形成泄漏点的体积缺陷进行缺陷尺寸的精准检测，达到精准预警分析的目的。其具有良好的穿透性，无需去除覆盖层便可检测被涂层等覆盖物包裹的管道。然而目前漏磁检测技术的应用以油气管道内检测为主，即在油气管道中通过液体或气体类介质推动检测器向前运行，从而对油气管道进行漏磁无损检测，但是这种检测方式是单向且周期性的，这对重点关注的易损和核心管道部位，不能满足其进行长期实时漏磁无损检测。此外，传统漏磁检测多以模拟信号进行传输与数据处理，导致硬件使用数量繁多、结构复杂、成本昂贵，检测精度有限等问题也接踵而至。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述问题，通过系统程序对激励线圈以及密集分布在被检测管段上的多组霍尔传感器的智能控制，在强磁场下生成管道缺陷损伤漏磁检测信号，并进行信号的数字化转化及采集。基于金属漏磁检测原理，编写检测信号的切向与法向检测信号处理分析程序，实现全数字式缺陷损伤实时定点检测预警与定位分析，设计了油气管道缺陷漏磁定点预警检测
2、为实现上述目的，本专利技术系统结构包括硬件控制系统、激励线圈、承重外壳、滑动部件、检测器承载板、多组霍尔传感器，其中硬件控制系统安装在检测器承载板与承重外壳之间；激励线圈用于对管道进行激励；承重外壳用于保护内部电路和维持检测器稳固；滑动部件用于检测器的安装和拆卸；检测器承载板由封装材料和散热器组成，用于多组霍尔传感器检测探头的固定；多组霍尔传感器用于油气管道表面不同测试点漏磁信号的采集。本系统含有控制中枢程序，其负责系统整体的计算分析与程序调用；含有信息收集程序，其控制多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统、数字化信号生成采集系统进行油气管道表面漏磁检测信号的采集、稳波净化、光电传递及数字化转换；含有信号优化程序，可以将所采集数字漏磁信号进行进一步数字化滤波，消除干扰因素；含有切向与法向检测信号处理分析程序，可基于漏磁缺陷检测特性，完成缺陷损伤程度检测及损伤定位功能，并利用pc终端的显示功能及报警系统进行油气管道的缺陷损伤实时显示、定位和预警。系统软件设置eleccq1为漏磁检测数据存储区；eleccq2为滤波处理数据存储区；eleccq3为异常地址存储区；eleccq4为异常数值存储区；lineadr为临界值比较单元。
3、所述硬件控制系统包括多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统、数字化信号生成采集系统、计时器件系统、pc终端、辅存存储系统、激励线圈、报警系统、数据保障系统、微控制器。其结构要点多组霍尔传感器电路的输出端口与多组稳波净化系统的输入端口对应相连，再与多组光电传递系统的输入端口对应相连；多组光电传递系统的输出端口与数字化信号生成采集系统的输入端口相连；数字化信号生成采集系统的检测信号输出端口与微控制器的检测信号输入端口相连；计时器件系统的信号输出端口与微控制器的信号输入端口相连；pc终端的信号输入与输出端口与微控制器的信号输出与输入端口对应相连；辅存存储系统的存储信号输入端口与微控制器的存储信号输出端口相连；激励线圈与微控制器的信号输出端口相连；报警系统的信号输入端口与微控制器的报警信号输出端口相连；数据保障系统的信号输入端口与微控制器的信号输出端口相连。
4、所述控制中枢程序首先进行采集时间设置、滤波参数设置和临界值设置等系统参数设置，定义eleccq1为漏磁检测数据存储区，定义eleccq2为滤波处理数据存储区，完成系统参数设置及存储区的定义。以for循环int i＝0；i<1；i++以及n值int n＝i来定义传感器，开启传感器探头，将r2指向存储区eleccq2。系统以printf("第％d个探头已开启\n",n)开启第n个探头，且n值随程序由1到48循环改变，以此完成不同探头的循环切换。开启激励线圈对管道进行激励，调用信息收集程序，通过控制多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统、数字化信号生成采集系统，完成漏磁数据采集、稳波净化、光电传递、信号数字化转换等系统功能，并将采集和处理后的数字漏磁信号存入存储区eleccq1中，完成漏磁数据的初步采集。然后调用信号优化程序，通过将存储区eleccq1中的数字漏磁信号进行数字化计算及基准数值处理，实现数字漏磁信号的进一步数字化滤波，并将滤波后的检测数据存入存储区eleccq2等待系统调用。通过r2指向存储区eleccq2下一存储空间，开启下一个检测探头，进一步完成漏磁检测探头的切换。最后调用切向与法向检测信号处理分析程序，以此通过矩阵分布方程进行损伤定位，将存储区eleccq2中的数据与在参数设置中所设置的临界值相比对，找出超出临界值的漏磁检测探头，并通过r3指向的存储区eleccq3与r4指向的存储区eleccq4的检测数据将其检测探头所采集的具体漏磁数据和传感器所在位置，通过pc终端进行实时显示，并通过报警系统实现异常信号同步预警，进而实现缺陷损伤检测、精准定位和实时预警。
5、所述信息收集程序首先定义高强度干扰阈值，目的是消除外界大数值干扰量，让采集数据更具可靠性，将r5寄存器清零，将r1指向漏磁检测数据存储区首地址eleccq1，完成干扰阈值与存储区的定义。启动in0通道，通过多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统，数字化信号生成采集系统，进行漏磁检测信号的采集、稳波净化、光电传递以及漏磁信号的数字化转换。延时等待一秒确保漏磁数据完成数字化转换，将转换的数值存入r1指向区。将r1指向值与高强度干扰阈值进行比对分析，判断所采集数值是否大于干扰阈值，若所采集数值大于干扰阈值，则放弃本次采集的数据，将r1指向值置零，并重新进行漏磁数据采集，重新启动in0通道进行信号数字化转换，若所采集数据不大于干扰阈值，则r5计数加一，将所采集的数字漏磁信号进行干扰阈值的判断，并将采集到满足阈值的数据送入存储区eleccq1，达到对检测数据的精准采集和存储目的。最后判断r5是否为60，若r5不为60，将r1指向下一存储单元，重新进行漏磁数据采集并重新启动in0通道进行信号数字化转换，若r5为60，则表示已完成数字漏磁信号的采集，回到控制中枢程序，进而将所采集数据经过稳波净化、光电传递、信号数字化转换后，形成数字漏磁信号，并进行干扰阈值的判断后送入漏磁检测存储区eleccq1中等待控制中枢程序调用。
6、所述信号优化程序首先将寄存器r5、r6、r7均清零，将寄存器r8置一，定义最大循环次数max loop1及max loop2，完成寄存器与最大循环次数的定义。将r1指向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，本专利技术系统结构包括硬件控制系统、激励线圈、承重外壳、滑动部件、检测器承载板、多组霍尔传感器，其中硬件控制系统安装在检测器承载板与承重外壳之间；激励线圈用于对管道进行激励；承重外壳用于保护内部电路和维持检测器稳固；滑动部件用于检测器的安装和拆卸；检测器承载板由封装材料和散热器组成，用于多组霍尔传感器检测探头的固定；多组霍尔传感器用于油气管道表面不同测试点漏磁信号的采集。本系统含有控制中枢程序，其负责系统整体的计算分析与程序调用；含有信息收集程序，其控制多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统、数字化信号生成采集系统进行油气管道表面漏磁检测信号的采集、稳波净化、光电传递及数字化转换；含有信号优化程序，可以将所采集数字漏磁信号进行进一步数字化滤波，消除干扰因素；含有切向与法向检测信号处理分析程序，可基于漏磁缺陷检测特性，完成缺陷损伤程度检测及损伤定位功能，并利用PC终端的显示功能及报警系统进行油气管道的缺陷损伤实时显示、定位和预警。系统软件设置ELECCQ1为漏磁检测数据存储区；ELECCQ2为滤波处理数据存储区；ELECCQ3为异常
2.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术霍尔传感器采用F16500型号，包含引脚1用于接电源，引脚2用于接地，引脚3用于输出。传感器电路包含电容，用于滤波，使输出电压更平稳，并且可以传递交流信号同时阻隔直流。
3.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术稳波净化系统包含LM324型芯片高通滤波和LM324型芯片低通滤波两个部分，LM324型运算放大器用于信号放大，高通滤波衰减低于截止频率的信号，用于去除低频噪声并提取快速变化的信号成分。低通滤波衰减高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，用于去除高频噪声和平滑信号。
4.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术光电传递系统包含NE555D型芯片光电发射电路与LM386M型芯片光电接收电路两个部分。光电发射电路用于将电信号转换为光电光信号，8050三极管用于信号放大和控制电路通断；光电接收电路用于接收光电光信号，将其转换为电信号后进行放大和滤波处理，LM386功率放大器用于将小功率信号放大。
5.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术数字化信号生成采集系统包含CS1232信号数字化转换芯片和MAX4648模拟多路开关，CS1232芯片用于将模拟信号转换为数字信号；MAX4648用于实现不同模拟信号源的切换。激励线圈用于建立磁场，确保系统可靠运行。计时器件系统用于为数字系统提供同步信号、控制数据传输；PC终端用于显示最终异常数据的数值与位置；数据保障系统用于数据保存，防止因断电导致数据丢失。
6.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术报警系统包含9014型NPN型三极管与蜂鸣器，三极管用于放大报警信号、控制报警装置通断以及实现电路逻辑控制；蜂鸣器发出声音报警，当系统检测到异常或危险情况时，驱动蜂鸣器发声，起到警示作用。
7.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本专利技术辅存存储系统包含74HCT373锁存芯片和IS62WV12816BLL辅存存储芯片。74HCT373芯片用于在使能信号控制下，对检测系统输入数据进行存储并保持。IS62WV12816BLL芯片用于满足大量数据存储和处理需求。
...【技术特征摘要】
1.油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，本发明系统结构包括硬件控制系统、激励线圈、承重外壳、滑动部件、检测器承载板、多组霍尔传感器，其中硬件控制系统安装在检测器承载板与承重外壳之间；激励线圈用于对管道进行激励；承重外壳用于保护内部电路和维持检测器稳固；滑动部件用于检测器的安装和拆卸；检测器承载板由封装材料和散热器组成，用于多组霍尔传感器检测探头的固定；多组霍尔传感器用于油气管道表面不同测试点漏磁信号的采集。本系统含有控制中枢程序，其负责系统整体的计算分析与程序调用；含有信息收集程序，其控制多组霍尔传感器、多组稳波净化系统、多组光电传递系统、数字化信号生成采集系统进行油气管道表面漏磁检测信号的采集、稳波净化、光电传递及数字化转换；含有信号优化程序，可以将所采集数字漏磁信号进行进一步数字化滤波，消除干扰因素；含有切向与法向检测信号处理分析程序，可基于漏磁缺陷检测特性，完成缺陷损伤程度检测及损伤定位功能，并利用pc终端的显示功能及报警系统进行油气管道的缺陷损伤实时显示、定位和预警。系统软件设置eleccq1为漏磁检测数据存储区；eleccq2为滤波处理数据存储区；eleccq3为异常地址存储区；eleccq4为异常数值存储区；lineadr为临界值比较单元；
2.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本发明霍尔传感器采用f16500型号，包含引脚1用于接电源，引脚2用于接地，引脚3用于输出。传感器电路包含电容，用于滤波，使输出电压更平稳，并且可以传递交流信号同时阻隔直流。
3.根据权利要求1所述油气管道缺陷漏磁定点预警检测系统，其特征在于所述，本发明稳波净化系统包含lm324型芯片高通滤波和lm324型芯片低通滤波两个部分，lm324型运算放大器用于信号放大，高通滤波衰减低于截止频率的信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：张贺，张磊，桑洋洋，李云轩，吴友俊，郎宪明，柳强，曹江涛，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：
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